DE3408633C2 - - Google Patents

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DE3408633C2
DE3408633C2 DE19843408633 DE3408633A DE3408633C2 DE 3408633 C2 DE3408633 C2 DE 3408633C2 DE 19843408633 DE19843408633 DE 19843408633 DE 3408633 A DE3408633 A DE 3408633A DE 3408633 C2 DE3408633 C2 DE 3408633C2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C19/00Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
    • F04C19/002Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids with rotating outer members

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Rotationskolbenverdichter, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Bauart.The invention relates to a rotary piston compressor, the type mentioned in the preamble of claim 1.

Eine nach diesem Prinzip arbeitende Maschine ist in der US 11 02 222 beschrieben. Dort werden "Flüssigkeitskolben" zur Kompression von Gasen eingesetzt, die schraubenförmige, sich verengende Ka­ näle eines im Zentrifugalfeld drehenden Verdichterrotors durch­ strömen. Mindestens zwei Rotoren sind hierzu exzentrisch in einem hohlen Rotor eingesetzt, der das Zentrifugalfeld erzeugt und im Innenraum den Flüssigkeitsring aufweist, in den die Ver­ dichterrotoren bei ihren Umläufen eintauchen.A machine operating on this principle is in US 11 02 222 described. There are "liquid pistons" for compression of gases used, the helical, narrowing Ka channels of a compressor rotor rotating in the centrifugal field stream. For this purpose, at least two rotors are eccentric in a hollow rotor that generates the centrifugal field and has the liquid ring in the interior, in which the Ver immerse the denser rotors in their orbits.

Seinerzeitige Zielsetzung war nicht, Gase aus energiewirt­ schaftlicher Sicht, quasi isotherm zu verdichten. Die Ausführungen in der US 11 02 222 bleiben deshalb auch allein auf das Verdichten beschränkt. Die große, in der Flüssigkeit stec­ kende Energiemenge wird nicht zurückgeführt. His current goal was not to get gases from energy economic perspective, to compress isothermally. The Therefore, statements in US 11 02 222 remain alone the compression is limited. The big one, stuck in the liquid The amount of energy is not returned.  

Der in der DE-PS 19 15 777 beschriebene Verdichter weist verhältnismäßig große "Wasserbewegungs­ flächen" auf, die unnötige Energie verbrauchen anstatt Energie einzusparen.The one in DE-PS 19 15 777 described compressor has relatively large "water movement surfaces "that consume unnecessary energy instead Save energy.

Die DE-OS 15 28 931 beschreibt lediglich das Schöpfen von Wasser mittels planetenförmig angeordneten Schöpfrädern.DE-OS 15 28 931 only describes the scooping of water by means of bucket wheels arranged in planetary form.

Die Aufgabe der Erfindung liegt demgegenüber im Erarbeiten eines Systems, mit dem die bei der Kompression von Gasen und Dämpfen entstehende Wärme unmittelbar und kontinuierlich wäh­ rend des gesamten Kompressionsablaufs aus dem Prozeßgas abge­ führt werden kann. Dabei soll das System bei einstufiger Bau­ weise technisch gefragte Druckverhältnisse von 4 oder gar 16 erreichen, einen Massendurchsatz von mehreren kg/s erlauben, gegenüber konventionellen Verdichtern möglichst bessere mecha­ nische Wirkungsgrade aufweisen und dennoch mit angemessenem Bauaufwand herstellbar sein.In contrast, the object of the invention is to elaborate of a system with which the compression of gases and Vapors heat immediately and continuously abge from the process gas throughout the entire compression process can be led. The system is intended for single-stage construction technically in demand pressure ratios of 4 or even 16 achieve a mass throughput of several kg / s, mecha better than conventional compressors niche efficiencies and yet with adequate Construction costs can be produced.

Diese Aufgabe wird gelöst, durch eine Ausbildung des Verdich­ ters nach den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Un­ teransprüchen 2 bis 9.This problem is solved by training the compression ter according to the features characterized in claim 1. Further advantageous embodiments result from the Un claims 2 to 9.

Schlüsselkomponente ist danach der Verdichterrotor. Seine Außenkontur ist zylindrisch gestaltet, die Achsmitte mit einem Sammelrohr versehen. Dazwischen sind eine Vielzahl Durch­ strömungskanäle ausgebildet, die spiralförmig, in radialer Ebene, von der Peripherie aus zum Sammelrohr hin verlaufen. Diese, sich nach innen zu verengenden Kanäle werden durch dünne Bleche gebildet, die spiralig geformt und vielgängig angeordnet sind. Axial aufgeschobene Zwischenbleche geben ihnen über ihre gleichermaßen spiralig eingearbeiteten Schlitze die gewünschte Position. Spiralbleche und Zwischenbleche werden zweckmäßigerweise durch Hartlöten fest miteinander verbunden.The key component is the compressor rotor. Its outer contour is cylindrical, the middle of the axis provided a collecting pipe. In between are a multitude of through flow channels formed that are spiral, in radial  Level, from the periphery to the manifold. These channels, which narrow towards the inside, are through formed thin sheets that are spirally shaped and versatile are arranged. Place axially pushed on intermediate plates them through their equally spirally machined slots the desired position. Spiral sheets and intermediate sheets are expediently firmly connected to one another by brazing.

Abhängig von Fördervolumen und Druckverhältnis bieten sich vorzugsweise 4 bis 16gängige Spiralsysteme mit je 2 bis 4 Windungen an.Depending on the delivery volume and pressure ratio, the following are available preferably 4 to 16-gear spiral systems with 2 to 4 each Turns.

Die axiale Distanz der Zwischenbleche wird von der erforder­ lichen Stützweite der dünnen Spiralbleche und der für die Wärmeableitung benötigten Oberflächen bestimmt. Sie wird in der Praxis zwischen 6 und ca. 30 mm liegen. Ein 10gängiger, 800 mm langer Verdichterrotor wird dann bei 10 mm Zwischen­ scheibendistanz aus 800 in sich geschlossenen Durchströmungs- oder besser Verdichtungskanälen bestehen.The axial distance between the intermediate plates is required by the span of the thin spiral sheets and that for the Heat dissipation required surfaces determined. She will be in in practice are between 6 and approx. 30 mm. A 10-course, 800 mm long compressor rotor is then at 10 mm intermediate disc distance from 800 self-contained flow or better compression channels exist.

Die zur Gaskompression erforderlichen Volumenabnahme der von der Peripherie aus durchströmten Kanäle erfolgt zum einen durch die nach innen zu kleinere Kanallänge und zum anderen durch Verringern der Kanalhöhe.The volume decrease required by gas compression for on the one hand, the periphery consists of channels through which flows the inward to smaller channel length and the other through Reduce the channel height.

Wesentliche Voraussetzungen für optimales Arbeiten der Ver­ dichterspirale sind Auslegung und Ausbildung der Spiralkanäle. Sie stehen in Abhängigkeit von Einsatzzweck und Größe des Ver­ dichters und folgen den für dieses System spezifischen Rand­ bedingungen und Vorgaben wie etwa: Essential requirements for optimal work of the Ver density spiral are the design and formation of the spiral channels. They depend on the purpose and size of the Ver poets and follow the edge specific to this system conditions and requirements such as:  

  • - Die Einlaufwindung soll maximal mögliches Volumen aufweisen. Das Verhältnis von Gas- zu Flüssigkeitsvolumen soll in die­ ser Windung besonders groß sein.- The inlet turn should have the maximum possible volume. The ratio of gas to liquid volume should be in the be particularly large.
  • - In den nach innen anschließenden Spiralwindungen erfolgt die Hauptkompressionsarbeit. Das Kanalvolumen ist hierzu überpro­ portional reduziert. Dem höheren Druckanstieg im Gasraum dieser Windungen steht die größere Auslenkung der Flüssig­ keitssäulen in Balance. Die hier maximale Länge der Säule wird nach außen zu durch "Undichtwerden", nach innen zu durch "Überschwappen" begrenzt. Durch die in diesem Bereich niedri­ gere Kanalhöhe verbessern sich gleichzeitig die Wärmeüber­ gangsverhältnisse und kompensieren dadurch den hier größeren Wärmeanfall.- This takes place in the spiral turns that follow inwards Main compression work. The channel volume is overpro here reduced proportionally. The higher pressure rise in the gas space these turns represent the greater deflection of the liquid Balance pillars in balance. The maximum length of the column here becomes outward through "leaking", inward through "Spillover" limited. Due to the low in this area higher duct heights also improve the heat transfer gait conditions and thereby compensate for the larger one here Heat accumulation.
  • - Der zentralen Sammelbohrung des Verdichterrotors zu geht die Drucksteigerung gegen Null. Die kleinere Windungslänge ist durch größere Kanalhöhe ausgeglichen. Der höchste Punkt der Flüssigkeitssäule soll beim Einströmen in den inneren Sammelraum dessen Flüssigkeitsspiegel nicht mehr wesentlich übersteigen.- The central collecting hole of the compressor rotor goes the pressure increase towards zero. The smaller turn length is balanced by a larger channel height. The highest point the liquid column is said to flow into the interior Collection room whose liquid level is no longer essential exceed.

Von erheblicher Bedeutung für den Wirkungsgrad des Rotations­ kolbenverdichters ist die Rückgewinnung der in der "hochgeho­ benen" Flüssigkeit steckenden potentiellen Energie, zu der sich praktisch der Druck des komprimierten Gases addiert. Während das verdichtete Gas in technisch bekannter Weise aus dem Sammel­ rohr geführt und dann dem Mantelrotor entnommen wird, strömt die Flüssigkeit in eine Rückführspirale, deren Windungssinn ent­ gegengesetzt dem der Verdichterspirale verläuft und die mit dieser achsfluchtend zu einer Baueinheit fest verbunden ist. Of considerable importance for the efficiency of the rotation piston compressor is recovering the in the "hochgeho benen "liquid-stuck potential energy to which practically the pressure of the compressed gas is added. While the compressed gas from the collection in a technically known manner pipe and then removed from the jacket rotor flows the liquid in a return spiral, the winding sense ent opposite to that of the compressor spiral and the with this is firmly connected in alignment to a structural unit.  

Die Rückführspirale ist dazu so konfiguriert, daß die poten­ tielle Energie der Flüssigkeit, während des Absenkens in den Flüssigkeitsring des Mantelrotors, als Antriebsarbeit weitge­ hend nutzbar in den Verdichterrotor zurück fließt.The return spiral is configured so that the poten tial energy of the liquid while lowering into the Liquid ring of the jacket rotor, as drive work usable flows back into the compressor rotor.

Die mechanischen Zusammenhänge der erfindungsgemäßen Kompres­ sion seien nachfolgend nochmals vertieft.The mechanical relationships of the compresses according to the invention sion are deepened again below.

Mantelrohr und die synchron mit diesem umlaufende Achse des Verdichterrotors geben die Voraussetzung für Kompression, sind aber unmittelbar nicht daran beteiligt. Diese setzt ein mit der Eigendrehung des Verdichterrotors. Antreiben des Verdichterro­ tors bedeutet also Kompression. Die dabei in den Spiralkanälen durch Druck der Gasblasen ausgelenkten Flüssigkeitssäulen er­ zeugen das von der Verdichterrotor zu überwindende oder ein­ zubringende Moment der eigentlichen Kompressionsarbeit. Die Drehzahl des Mantelrotors, d. h. die auf die Flüssigkeitssäulen wirkende Zentrifugalbeschleunigung ist der Parameter von der der Grad ihrer Auslenkung abhängt. Der Durchsatz der Gasmenge liegt in Linearität zur Drehzahl des Verdichterrotors. Da keine Spalt- und Randverluste entstehen können, und auch der Liefergrad nahe eins liegt, sind selbst bei niedrigst denkbarer Planetendrehung entsprechend kleine Liefermengen darstellbar.Jacket tube and the axis of the revolving synchronously with this Compressor rotors are the prerequisite for compression but not directly involved in it. This starts with the Internal rotation of the compressor rotor. Driving the compressor ro tors therefore means compression. The one in the spiral channels by the pressure of the gas bubbles deflected liquid columns testify to the one to be overcome by the compressor rotor or moment of the actual compression work. The Speed of the jacket rotor, d. H. on the liquid columns acting centrifugal acceleration is the parameter of the the degree of their deflection depends. The throughput of the amount of gas lies in linearity with the speed of the compressor rotor. There no gap and edge losses can occur, and also The degree of delivery is close to one, even at the lowest possible Planet rotation corresponding to small delivery quantities.

Mit dieser eigentlichen Kompressionsmechanik geht verfahrensbe­ dingt ein weiterer, sekundär beteiligter Vorgang einher. Es ist das vorerwähnte "Hochheben" der Flüssigkeit, das durch Rotation über die spiralig schiefe Ebene der Kanäle erbracht werden muß. Diese Arbeit wird jedoch in fast gleicher Größe, durch das "Ab­ senken" der Flüssigkeit in den Rückführspiralen, dem Verdich­ terrotor wieder zugeführt.This actual compression mechanism is procedural there is another, secondary process involved. It is the aforementioned "lifting" of the liquid by rotation must be performed over the spiral inclined plane of the channels. However, this work is of almost the same size, thanks to the "Ab lower "the liquid in the return spirals, the compression terrotor fed again.

Darüber hinaus wirken bei der beschriebenen Verdichtung Corio­ liskräfte auf die Flüssigkeitssäulen. Beim "Hochheben", auf dem Weg vom großen Rotationsradius zum kleineren, versuchen sie über den Verdichterrotor den Mantelrotor zu beschleunigen. Beim "Absenken" der Flüssigkeitssäulen, auf dem Weg zum größe­ ren Rotationsradius, versuchen sie gleichermaßen den Mantelro­ tor zu verzögern. Da beide Richtungen der Corioliskräfte in einer Baueinheit wirken, treten durch sie keine Verlust­ leistungen auf.In addition, Corio works in the compression described forces on the liquid columns. When "lifting" on the  Try moving away from the large radius of rotation to the smaller one to accelerate the jacket rotor via the compressor rotor. When "lowering" the liquid columns, on the way to size radius of rotation, try equally the mantle to delay the gate. Since both directions of the Coriolis forces in of a unit, there is no loss services on.

Der gemäß der Erfindung weitgehendst isotherm ablaufende Ver­ dichtungsprozeß im Verdichterrotor resultiert im wesent­ lichen aus deren konstruktivem Aufbau. die vom Gas durchström­ ten Kanäle sind relativ klein dimensioniert, so daß die Kompres­ sionswärme auf sehr kurzen Wege in die etwa Wassertemperatur aufweisenden Kanalwandungen fließen kann. Dort wird die Wärme kurzfristig deponiert und von den nachfolgenden Flüssigkeits­ säulen übernommen.The Ver is largely isothermally running according to the invention sealing process in the compressor rotor essentially results from their constructive structure. through which the gas flows The channels are relatively small, so that the compresses heat in a very short way to the approximate water temperature having channel walls can flow. There is heat deposited at short notice and from the subsequent liquid pillars taken over.

Neben ihrer Funktion als Verdichter wirken die Kanäle der Ver­ dichterspirale damit gleichzeitig als regenerative Wärmetauscher, die infolge ihrer Konfiguration, einem günstigen Verhältnis von Kanalquerschnitt zu wärmetauschender Oberfläche und nicht zuletzt durch ausreichende Wärmekapazität in den oberflächennahen Zonen der dünnen Kanalwandungen die Kompressionswärme bei bereits sehr niedrigem Temperaturgefälle in die Flüssigkeit abzuführen vermögen.In addition to their function as compressors, the channels of the Ver the spiral of denser, at the same time as a regenerative one Heat exchangers, due to their configuration, one favorable ratio of channel cross-section to heat exchanger Surface and last but not least due to sufficient heat capacity in the near-surface zones of the thin channel walls Compression heat with a very low temperature gradient able to discharge into the liquid.

Die von der Flüssigkeit übernommene Kompressionswärme kann mittels bekannter Kühltechniken an die Umwelt abgegeben werden. Sie ist verfahrensbedingt niedriger temperiert, die Wärme­ menge um den Betrag der Energieeinsparung reduziert.The heat of compression taken over by the liquid can are released to the environment by means of known cooling techniques. Due to the process, it has a lower temperature, the heat quantity reduced by the amount of energy saving.

Hinsichtlich einer kompakteren Bauweise, verbesserter Dynamik, größerem Gasdurchsatz und rationeller Herstellung, sollen er­ findungsgemäß mehrere Verdichterrotoren planetenartig in einem Mantelrotor angeordnet werden. Ihre Anzahl kann zwischen 2 Ver­ dichterrotoren bis hin zu 20 solcher Planeten variieren.With regard to a more compact design, improved dynamics, Greater gas throughput and rational production, he should According to the invention, several compressor rotors are planetary in one  Sheath rotor can be arranged. Their number can be between 2 ver density rotors vary up to 20 such planets.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung lassen sich auch mehrere solcher Planetenebenen in einem Mantelrotor axial hintereinander anordnen.In a further embodiment of the invention, several such planetary planes axially in a jacket rotor arrange one after the other.

Bei größeren Druckverhältnissen kann es zweckmäßig sein, einzelne Verdichterspiralen oder gar eine ganze planetenartige Anordnung in einem Mantelrotor mehrstufig hintereinander zu schalten.With larger pressure ratios, it may be advisable to use individual Compressor spirals or even an entire planet-like arrangement in multiple steps in a jacket rotor switch.

Die besonderen Wirkungen und Merkmale des erfindungsgemäßen Ro­ tationskolbenverdichters seien an dieser Stelle noch einmal her­ ausgestellt.The special effects and features of the Ro according to the invention tion piston compressor are here again displayed.

  • - Die Maschine arbeitet wie ein Kolbenkompressor nach dem Verdrän­ gungsprinzip, jedoch bei kontinuierlicher Rotation.- The machine works like a piston compressor after displacement principle, but with continuous rotation.
  • - Die Verdichtung erfolgt ebenfalls kontinuierlich. Sie verläuft relativ langsam in vielen kleinen Verdichterräumen.- The compression is also continuous. It runs relatively slow in many small compressor rooms.
  • - Als Kolben in diesen Verdichterräumen fungieren dreidimensional formfreie Wassersäulen, die sich an jedem Ort des Verdichtungs­ raumes exakt der vorliegenden Geometrie anpassen und dadurch die Räume gegeneinander ideal abdichten.- Three-dimensional function as pistons in these compressor rooms form-free water columns that can be found at any location of compaction adapt space exactly to the existing geometry and thereby ideally seal the rooms against each other.
  • - Die selbstabdichtenden kleinen Kompressoreinheiten sind zum Teil parallel angeordnet und addieren sich hier im Durchsatz, anderenteils liegen sie in einem Spiralkanal hintereinander und bewirken dadurch eine additive Erhöhung des Drucks.- The self-sealing small compressor units are for Part arranged in parallel and add up here in throughput, otherwise they lie in a spiral channel one behind the other and cause an additive increase in pressure.
  • - Das Verdichterprinzip benötigt keine Ventile.- The compressor principle does not require any valves.
  • - Bei richtiger Auslegung hat das System einen Füllgrad von eins. - When properly designed, the system has a fill level of one.  
  • - Spaltverluste treten vom Prinzip her nicht auf.- In principle, gap losses do not occur.
  • - Die übliche Lärmbelästigung ist unterbunden.- The usual noise pollution is prevented.
  • - Das komprimierte Gas ist ölfrei.- The compressed gas is oil-free.
  • - Der Wasserdampfgehalt von Luft wird beim Verdichten auf sehr geringe Werte abgesenkt.- The water vapor content of air is very high when compressing low values lowered.
  • - Die verdichtete Luft ist weitgehend frei von Staubpartikeln.- The compressed air is largely free of dust particles.
  • - CO2-Gehalte der Luft lösen sich zu einem bestimmten Teil im Druckwasser des Verdichters.- A certain amount of the CO 2 content in the air dissolves in the pressurized water of the compressor.
  • - Der Energieverbrauch wird merklich reduziert.- The energy consumption is significantly reduced.
  • - Das Prinzip ermöglicht darüber hinaus, wie kein anderes der be­ kannten Verdichtungsverfahren zuvor, nahezu isotherme Kompres­ sion.- The principle also enables the be previously known compression processes, almost isothermal compresses sion.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dar­ gestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below with reference to the in the drawing provided preferred embodiments explained in more detail. It shows

Bild 1 Bauweise mit einem Verdichterrotor, Figure 1 Construction with a compressor rotor,

Bild 2 Bauweise mit mehreren Verdichterrotoren, Fig. 2 Design with several compressor rotors,

Bild 3 sechs Verdichterrotoren planetenförmig angeordnet, Figure 3 six compressor rotors arranged in planetary form,

Bild 4 Prinzip der Verdichtung, Fig. 4 Principle of compression,

Bild 5 konstruktive Ausbildung eines Verdichterrotors. Figure 5 design of a compressor rotor.

Bild 1 zeigt das Schema eines exzentrisch, parallel zur Achse des Mantelrotors 1 gelagerten Verdichterrotors 2. Die Einströmka­ näle tauchen beim Drehen exzenterseitig in den Wasserring 3 ein. Die exzentrische Position des Verdichterrotors erfordert ent­ sprechenden Massenausgleich im Mantelrohr, der im Gehäuse 4 gelagert ist. Vom Motor 5 erfolgt über Verzahnung 6 der Rotoran­ trieb und über Verzahnung 7 und 12 der Antrieb des Verdichter­ rotors. Das Gas wird über 8 in den Rotor gesaugt, im Spiral­ bereich 9 verdichtet und durch Rohr 10 herausgeführt. Das Wasser fließt über die Rückführspirale 11 zurück. Eine Blende 22 schließt den Gasraum des Verdichterbereichs 9 vom Bereich der Rückführ­ spirale ab. Figure 1 shows the diagram of an eccentric compressor rotor 2 mounted parallel to the axis of the jacket rotor 1 . The Einströmka channels dip into the water ring 3 on the eccentric side. The eccentric position of the compressor rotor requires corresponding mass balance in the casing tube, which is mounted in the housing 4 . From the motor 5 takes place via toothing 6 of the rotor drive and via toothing 7 and 12 the drive of the compressor rotor. The gas is sucked into the rotor via 8 , compressed in the spiral area 9 and led out through tube 10 . The water flows back via the return spiral 11 . An orifice 22 closes off the gas space of the compressor area 9 from the area of the return spiral.

Eine planetenartige Anordnung von Verdichterrotoren ist in den Bildern 2 und 3 aufgezeigt. Sie scheint hinsichtlich Her­ stellung und Gasdurchsatz eine besonders vorteilhafte Lösung zu sein. Bild 2 gibt den Aufbau im Achsschnitt, Bild 3 im Quer­ schnitt wieder. Die Ziffern bedeuten wie in 1: Mantelrohr 1, Verdichterrotor 2, Wasserring 3, Gehäuse 4, Motor 5, Mantelro­ torantrieb 6, Verdichterrotorantrieb 7 und 12, Gaseintritt 8, Verdichterbereich der Spirale 9, Gasaustritt 10 und Rückführ­ spirale des Wassers 11.A planet-like arrangement of compressor rotors is shown in Figures 2 and 3. It seems to be a particularly advantageous solution in terms of manufacture and gas throughput. Figure 2 shows the structure in an axial section, Figure 3 in a cross section. The numerals mean as in 1: jacket tube 1 , compressor rotor 2 , water ring 3 , housing 4 , motor 5 , jacket rotor drive 6 , compressor rotor drive 7 and 12 , gas inlet 8 , compressor area of the spiral 9 , gas outlet 10 and return spiral of the water 11 .

Erfindungsgemäßer Sinn und Zweck der Verdichterrotoren ist die isotherme Kompression von Gasen und Dämpfen. Die bei der ro­ tation geschöpften Flüssigkeitsmengen füllen in ihrem Sektor den Kanalquerschnitt voll aus und dichten damit die angrenzen­ den, unterschiedliche Drücke aufweisenden Gasräume ab. Abhängig von der Volumensänderung und dem sich daraus ergebenden Gas­ druck werden die Flüssigkeitssäulen unterschiedlich stark aus­ gelenkt. In Bild 4 sind solchermaßen aus der Rotationsebene 19 herausgedrängte Flüssigkeitssäulen 13 der Verdichterrotoren dargestellt. Ihre Grenzflächen, oben 14 und unten 15, sind je­ weils Kreisbögen des Rotationssystems. Die Flüssigkeitssäulen sind sozusagen mit dreidimensional formfrei beweglichen Kolben einer Verdrängermaschine vergleichbar, deren Abdichtfunktion selbst bei hier vorliegenden rechteckigen Kanalquerschnitten keinerlei zusätzliche Dichtelemente erfordert. Sie sind gleich­ zeitig die ideale, durch die Kompressionskanäle strömende Trä­ germasse für die stetige, simultane Abführung der bei der Kom­ pression generierten Wärme.The sense and purpose of the compressor rotors according to the invention is the isothermal compression of gases and vapors. The quantities of liquid scooped up in the ro tation completely fill the channel cross section in their sector and thus seal the adjacent gas spaces with different pressures. Depending on the change in volume and the resulting gas pressure, the liquid columns are deflected to different extents. In this way, Figure 4 shows liquid columns 13 of the compressor rotors pushed out of the plane of rotation 19 . Their interfaces, top 14 and bottom 15 , are each circular arcs of the rotation system. The liquid columns are, so to speak, comparable to three-dimensionally free-moving pistons of a displacement machine, the sealing function of which does not require any additional sealing elements, even in the case of rectangular channel cross-sections here. At the same time, they are the ideal carrier mass flowing through the compression channels for the constant, simultaneous dissipation of the heat generated during compression.

Auf Bild 5 ist der konstruktive Aufbau eines Verdichterrotors als Beispiel für planetare Anordnung wiedergegeben. Mantel­ rotor 1 dreht sich um Achse 16. Der Verdichterrotor 2 ist im Schrägkugellager 17 und im Nadellager 18 gelagert. Der Antrieb erfolgt über Verzahnung 12. Im Spiralbereich 9 wird das einge­ strömte Gas zwischen den aus dem Flüssigkeitsring 3 geschöpften Flüssigkeitssäulen 13 verdichtet. Über das Sammelrohr 20, die Speichenrohre 21 und das zentrale Rohr 10 wird das komprimierte Gas aus dem Rotor geführt. Die Flüssigkeit fließt in die Rück­ führspirale 11 der Verdichtereinheit und wird dort wieder in den Flüssigkeitsring 3 abgesenkt. Die Blende 22 schließt die Rückführspirale gasseitig vom Verdichterbereich ab. Eine Axial­ dichtung 23 verhindert im Bereich der Drehdurchführung ein Aus­ treten des komprimierten Gases. In den Zwischenscheiben oder Zwischenblechen 24 des Verdichterrotors sind die dünnen Spiral­ bleche, die eigentlichen Wandungen der Spiralkanäle, in der vor­ gesehenen Konfiguration positioniert. Figure 5 shows the design of a compressor rotor as an example of a planetary arrangement. Jacket rotor 1 rotates about axis 16 . The compressor rotor 2 is mounted in the angular contact ball bearing 17 and in the needle bearing 18 . The drive takes place via toothing 12 . In the spiral region 9 , the gas flowing in is compressed between the liquid columns 13 scooped from the liquid ring 3 . The compressed gas is led out of the rotor via the collecting tube 20 , the spoke tubes 21 and the central tube 10 . The liquid flows into the return spiral 11 of the compressor unit and is lowered there again into the liquid ring 3 . The orifice 22 closes off the return spiral on the gas side from the compressor area. An axial seal 23 prevents the compressed gas from escaping in the area of the rotary union. In the intermediate discs or intermediate plates 24 of the compressor rotor, the thin spiral plates, the actual walls of the spiral channels, are positioned in the configuration seen before.

Claims (9)

1. Rotationskolbenverdichter für Gase oder Dämpfe mit einem an einer Innenwand eines äußeren Mantelrotors unter Einfluß der Zentrifugalbeschleunigung ausgebildeten Flüssigkeitsring, mit einem in dem Mantelrotor exzentrisch gelagerten und synchron mit diesem umlaufenden Rotor, an dem mehrere Windungen eines Kanals mit radial innen und radial außen liegender Öffnung aus­ gebildet sind, wobei der Rotor einseitig in den Flüssigkeits­ ring eintaucht und bei jeder Umdrehung wechselweise ein zuge­ führtes Arbeitsmedium sowie eine Flüssigkeitssäule aufnimmt und wobei zwischen den einzelnen in dem Kanal geförderten Flüssig­ keitssäulen volumenveränderliche Verdrängungsräume für das Ar­ beitsmedium gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der im Verdichterrotor (2) ausgebildete Kanal spiralförmig und in einer Ebene radial zur Rotationsachse verläuft und daß die geförderte Flüssigkeit in einem zentrisch im Verdichterrotor angeordneten Sammelrohr (20) aufgefangen und einem einen spiralförmigen Kanal mit umgekehrtem Windungssinn aufweisenden, als Antrieb wirksamen Rückführteil (11) des Rotors zugeführt und radial außen wieder an den Flüssigkeitsring (3) abgegeben wird.1. Rotary piston compressor for gases or vapors with a liquid ring formed on an inner wall of an outer jacket rotor under the influence of centrifugal acceleration, with a rotor which is eccentrically mounted in the jacket rotor and rotates synchronously with it, on which several windings of a channel with a radially inner and radially outer opening are formed, with the rotor immersed in the liquid ring on one side and alternately receiving a supplied working medium and a liquid column at each revolution and wherein volume-variable displacement spaces for the working medium are formed between the individual liquid columns conveyed in the channel, characterized in that the channel formed in the compressor rotor ( 2 ) runs spirally and in one plane radially to the axis of rotation and that the liquid conveyed is collected in a collecting tube ( 20 ) arranged centrally in the compressor rotor and a spiral Channel with the reverse winding sense, which acts as a drive return part ( 11 ) of the rotor and is radially released again to the liquid ring ( 3 ). 2. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sammelrohr (20) eine Blende (22) angeordnet ist, die das an der radial inneren Seite des Sammelrohrs konzentrierte ver­ dichtete Gas am Rückströmen in den Rückführteil (11) des Ver­ dichterrotors (2) hindert. 2. Rotary piston compressor according to claim 1, characterized in that a diaphragm ( 22 ) is arranged in the collecting tube ( 20 ), the concentrated on the radially inner side of the collecting tube ver sealed gas at the backflow into the return part ( 11 ) of the compressor rotor ( 2nd ) prevents. 3. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der spiralförmig verlaufende Kanal des Ro­ tors (2) zur Schaffung großer Oberflächen und günstiger Wärme­ übergangsbedingungen mit geringer Ganghöhe aus dünnen, mehr­ gängig geschichteten Blechen geformt ist, die durch axial ver­ setzte Zwischenbleche (24) gehalten werden.3. Rotary piston compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the spiral channel of the ro tor ( 2 ) to create large surfaces and favorable heat transition conditions with a small pitch is formed from thin, more commonly layered sheets, which were set by axially ver Intermediate plates ( 24 ) are held. 4. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die erforderliche Wärmetauschfläche der spiralförmigen Kanäle bei der Übertragung der Kompressionswärme vom Gas in die Flüssigkeit durch Variieren von Abstand und Zahl der Zwischen­ bleche 24 erzielt wird.4. Rotary piston compressor according to claim 3, characterized in that the required heat exchange surface of the spiral channels in the transfer of the heat of compression from the gas into the liquid is achieved by varying the distance and number of intermediate plates 24 . 5. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch Veränderung der Ganghöhe das Volumen der in dem spiralförmigen Kanal gebildeten Verdrängungsräume, ausgehend von der radial außen liegenden Öffnung hin zur Achse, in der äußeren Spiralwindung nur wenig abnimmt, im mittleren Abschnitt, im Bereich der Hauptkompressionsarbeit stärker und in den inneren Spiralwindungen wieder weniger abnimmt.5. Rotary piston compressor according to claim 1 to 4, characterized ge indicates that by changing the pitch the volume the displacement spaces formed in the spiral channel, starting from the radially outer opening towards the axis, decreases only slightly in the outer spiral turn, in the middle Section, in the area of main compression work stronger and decreases again less in the inner spiral turns. 6. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abnahme des Volumens der Verdrängungsräume zum einen durch eine nach radial innen kleiner werdende Win­ dungslänge und zum anderen durch eine Verringerung der Höhe des spiralförmigen Kanals bestimmt wird.6. Rotary piston compressor according to claim 1 to 5, characterized records that the decrease in the volume of the displacement spaces on the one hand by a win that shrinks radially inwards length and secondly by reducing the height of the spiral channel is determined. 7. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Verdichterrohren (2) in einer Ebene pla­ netenartig im Mantelrotor (1) angeordnet sind.7. Rotary piston compressor according to claim 1 to 6, characterized in that a plurality of compressor tubes ( 2 ) are arranged in a plane pla neten in the jacket rotor ( 1 ). 8. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die planetenartige Anordnung mehrfach axial versetzt erfolgt. 8. Rotary piston compressor according to claim 7, characterized net that the planet-like arrangement axially offset several times he follows.   9. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß einzelne Verdichterrotoren (2) oder Verdichter­ rotoren in planetenartiger Anordnung in einem Mantelrotor (1) mehrstufig hintereinander geschaltet werden.9. Rotary piston compressor according to claim 8, characterized in that individual compressor rotors ( 2 ) or compressor rotors in a planetary arrangement in a jacket rotor ( 1 ) are connected in several stages one behind the other.
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